用于弧形件和节点的设计和制造的系统及方法与流程

本申请要求2016年6月9日提交的名称为“systemsandmethodsfornodeandarcdesignandmanufacture”的美国临时专利申请no.62/347,953的权益，该申请通过引用明确地整体并入本文。

本公开总体上涉及结构的设计和制造，并且更具体地涉及金属挤出件结构的设计和制造。

背景技术：

三维(3d)打印或增材制造的节点和制备的成形弧形件可用于汽车、结构应用、海上运输工具等。3d打印节点可用于连接管，并且节点可以根据在每个管的交点处的几何和物理要求来打印。所制备的成形弧形件可以用于适应各种结构表面、比如a表面(其为消费者可见的暴露表面)并支撑结构载荷。例如，弧形件和节点结构可用作与非结构部件(比如运载工具的门和窗)接合的支撑结构。这些结构可能有必要设计成满足各种目标，所述目标包括空气动力学、造型、可见性、安全性等。然而，制备弧形件、特别是包括a表面的弧形件的传统方法可能遭遇高装备和制造成本。

技术实现要素：

在各个方面，一种设备、一种结构可包括金属挤出件，该金属挤出件包括第一结构和第二结构，该金属挤出件具有一长度，其中，第一结构沿着金属挤出件的长度包括细长腔，并且第二结构沿着金属挤出件的长度包括细长表面，该细长表面远离第一结构布置并与第一结构的至少一部分重叠，第一和第二结构沿着金属挤出件的长度连接。

在各个方面，运载工具可包括金属挤出件，该金属挤出件包括第一结构和第二结构，该金属挤出件具有一长度，其中，第一结构包括沿所述金属挤出件的长度的细长腔，并且第二结构包括沿金属挤出件的长度的细长表面，该细长表面远离第一结构布置并与第一结构的至少一部分重叠，第一和第二结构沿金属挤出件的长度连接，并且其中运载工具的a表面包括细长表面的至少一部分。

在各个方面，一种制造结构的方法可包括：接收金属出压，该金属挤出件包括第一结构和第二结构，该金属挤出件具有一长度，其中，第一结构包括沿金属挤出件的长度的细长腔，并且第二结构包括沿金属挤出件的长度的细长表面，该细长表面远离第一结构布置并与第一结构的至少一部分重叠，第一和第二结构沿金属挤出件的长度连接；使第一结构沿第一方向变形；以及使第二结构沿不同于第一方向的第二方向变形。

在各个方面，一种用于使金属挤出件变形的模具可包括：第一模具部件以及第二模具部件，所述第一模具部件使金属挤出件的第一部分沿第一方向变形，所述第二模具部件使金属挤出件的第二部分沿不同于第一方向的第二方向变形。

附图说明

现在将在附图中通过示例而非限制的方式在详细描述中呈现各个方面，其中：

图1示出了包括通过金属挤出件连接的节点的示例性弧形件结构。

图2示出了具有满足精确几何装配要求的形状的示例性金属挤出件。

图3示出了具有细长腔和细长表面的示例性金属挤出件。

图4示出了连接至金属挤出件的节点的示例。

图5示出了具有在各个方向上可变形的端部切口的示例性金属挤出件的横截面图。

图6示出了具有各种键槽刻面的示例性端部切口表面。

图7示出了构建在多个弧形件和节点结构上的示例性结构。

图8示出了在物理节点和弧形件上实现的示例性弧形件和节点组件。

图9示出了基于弧形件和节点结构的示例性子组件。

图10示出了示例性金属挤出件和具有螺旋扭曲的示例性金属挤出件。

图11示出了示例性挤出件变形设备。

图12示出了弯曲和扭曲过程的更多示例。

图13示出了细长表面的示例性变形。

图14a-b示出了可使金属挤出件的不同部分沿不同方向变形的示例性动态模具。

图15示出了示例性分层动态模具。

图16a-f示出了分层动态模具的示例性层。

图17示出了包括多个模具的示例性模具层。

图18是示出使金属挤出件沿不同方向变形的示例性方法的流程图。

图19示出了用于运载工具顶盖结构的示例性金属挤出件和节点。

图20示出了连接至面板的示例性金属挤出件和节点结构。

图21示出了基于节点和金属挤出件的示例性运载工具。

图22示出了运载工具中使用的金属挤出件和节点结构的示例。

具体实施方式

以下结合附图阐述的详细描述旨在提供对本文公开的构思的各种示例性实施例的描述，而并不旨在表示可以实践本公开的仅有实施例。本公开中使用的术语“示例性”意思是“用作一个示例、实例或图示”，并且并不一定被解释为优选或优于本公开中提供的另一些实施例。详细描述包括为了提供全面和完整公开的具体细节，其向本领域技术人员充分传达了构思的范围。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践本公开。在一些情况下，众所周知的结构和部件可以以框图形式示出，或者完全省略，以便避免模糊贯穿本公开给出的各种构思。

本公开提供了金属挤出件和节点结构以及用于生成该结构的方法。这些方法可以涉及设计、优化、组装、制造和集成过程。例如，金属挤出件可以变形为弧形件并且装配至节点以形成可以集成为运载工具结构的结构。弧形件和节点结构可以设计成满足运载工具的各种要求，包括结构、形状和功能要求。例如，节点可以增材打印或3d打印。弧形件可以构造为装配到一结构中并且提供一组功能。例如，弧形件可以成形为匹配所分配的要求的各种形状以及比如承载等结构能力，所述各种形状包括外部表面形状和内部表面形状，这些表面形状包括a表面、与结构片材匹配的附接表面。弧形件和节点结构可用于服务常见的运载工具功能，包括门梁(doorsill)、本体和摇板(rockerpanel)、窗密封表面、轮舱、座椅导轨、电动运载工具的电池和电机支架、以及配线线束等。除了包括基于节点和弧形件的结构构造的其它结构之外，所描述的公开的各个方面可以应用于本文中所确定的应用。应该明白的是，本公开的不同方面可以单独地、共同地或彼此组合地实现。

图1示出了根据本发明一实施例的示例性弧形件和节点结构101，其包括通过金属挤出件(比如弧形件105)连接的一个或多个节点103、107。金属挤出件可形成弧形件并且可以设置成连接一个或多个节点以形成平面或三维结构。弧形件和节点可以组装以形成可与运载工具的其它部件配合的构造。部件可以是具有各种功能、结构和形状的运载工具部件。所述部件可以是结构部件，比如类似的弧形件和节点结构、接头、管、运载工具底盘、运载工具框架、运载工具本体等。所述部件可以是具有复杂形状的运载工具部件，比如门板、顶盖面板、地面面板、或形成运载工具封闭件的任何其它面板。所述部件可以是具有各种功能的非结构部件，比如门梁、本体和摇板、窗密封表面、轮舱、座椅导轨、电动运载工具的电池和电机支架、配线线束等。关于设计和制造以满足结构、形状和功能要求的弧形件和节点结构的更多细节将在本文随后讨论。

弧形件和节点结构101的成形构造可以具有外部轮廓，该外部轮廓可装配到比如运载工具等设计对象中。例如，运载工具可以具有外部和/或内部形式或形状，其轮廓由包括功能性、空气动力学、造型和可制造性的大量要求确定。这种形状要求可以应用于弧形件和节点结构的设计，使得它们能符合复杂定形状的本体零件。弧形件和节点结构101的构造可以基于弧形件和每个单独节点的形状和结构以及在节点和对应弧形件端部之间的连接构造来形成。例如，弧形件105的线性形状可以遵循预定的拱形，该拱形可以是弯曲的、扭曲的或螺旋形弯曲的，以符合特定的形状和功能。弧形件的形状和结构设计将在本文随后描述。

弧形件105可以以特定位置和取向与一个或多个节点或接头103、107连接。可以通过节点和对应的弧形件端部的特制的连接形状来引导并加强所述连接。例如，节点103以特定位置和取向在左端部与弧形件105配合，并且同样地，节点107以可以是也可以不是与左端部连接相同的位置和取向在右端部与弧形件105配合。弧形件与节点之间的连接可以赋予刚度、结构和扭转强度，并且构成用于某些有用的目的的精确的物体形状。

在多个实施例中，连接的弧形件105可由塑料、金属、碳纤维材料或任何其它可用的复合材料形成。复合材料的示例可以包括高模量碳纤维复合材料、高强度碳纤维复合材料、平纹编织碳纤维复合材料、缎纹编织碳复合材料、低模量碳纤维复合材料或低强度碳纤维复合材料。在一些实施例中，弧形件可以由其它材料比如塑料、聚合物、金属或金属合金形成。连接弧形件可以由刚性材料形成。连接弧形件可以由一种或多种金属和/或非金属材料形成。

连接弧形件可以按设计制备。任何制备技术都可以用于连接弧形件，其包括但不限于挤出、弯曲、扭曲、冲压、模制、轧制、锻造、牵拉、模制、cnc加工、3d打印、编结、合成、光刻、焊接、铣削、挤出、模制、铸造或任何其它技术或其组合。连接弧形件可以具有不同的尺寸。例如，不同的连接弧形件可以具有不同的长度。

连接弧形件可以具有不同的截面形状。例如，连接弧形件可以具有大致圆形形状、正方形形状、椭圆形状、六棱柱形状或不规则形状。连接弧形件的截面可以包括开口的截面，比如c通道、d通道、工字梁或角度。关于各种示例性弧形件的形状的细节将在本文随后描述。

连接弧形件105可以包括细长腔，比如中空管。可以沿管的整个长度设置中空部分。例如，连接弧形件可以具有内表面和外表面。用于管的内径可以对应于连接管的内表面。管的外径可以对应于管的外表面。连接弧形件可以具有两个端部。两个端部可以彼此相对。在一些实施例中，连接管和节点可以具有三个、四个、五个、六个或更多端部。运载工具底盘框架可包括与节点连接的碳纤维管。

本公开中呈现的节点103、107(又名接头、接头构件、接头连接器、凸耳)可以适用于运载工具底盘框架和本体。该节点可以是多端口。节点可以设计成适合由底盘设计规定的弧形件的角。单个节点可以连接至弧管和直的管。节点可以预先成形成所需的几何结构，以允许底盘的快速和低成本的组装。在一些实施例中，可以使用3d打印技术来预先成形节点。3d打印可以允许节点形成为可以适合不同框架构造的各种几何结构。3d打印可以允许节点基于包括节点尺寸的计算机生成的设计文件来成形。

节点可以由金属材料(例如铝、钛或不锈钢、黄铜、铜、铬钼钢或铁)、复合材料(例如碳纤维)、聚合物材料(例如塑料)或这些材料的一些组合构成。节点可由粉末材料形成。节点可以由一种或多种金属和/或非金属材料形成。3d打印机可熔化和/或烧结粉末材料的至少一部分，以形成节点。节点可以由大致刚性的材料形成。

节点可以支持在节点处或附近施加的应力。节点可以支持压缩、拉伸、扭转、剪切应力或这些应力类型的一些组合。应力的类型、方向和幅度可以是静态的并且取决于结构中的节点的位置。替代地，应力类型、方向和幅度可以是动态的并且是结构的动力学函数，例如节点上的应力可以随着运载工具结构爬坡或下坡而改变。

节点或接头可以按照设计制备。不同的制备技术可以用于节点或接头，所述制备技术包括但不限于3d打印、编结、合成、光刻、焊接、铣削、挤出、模制、铸造或任何其它技术或其组合。

图2示出了根据一些实施例的设计成满足几何要求的金属挤出件(例如，弧形件)的示例。金属挤出件可以设计成符合运载工具的一部分的形式或形状。所述形式或形状可以由许多要求规定，所述要求包括功能性、空气动力学、造型和可制造性。在一些实施例中，弧构件可以具有复杂的形状和曲线，以符合形状要求，比如形成门部件和窗支撑件。在一些实施例中，形状要求可能要求弧形件符合各种形状，比如可以在一个或多个平面上弯曲的弯曲的、拱形的、线性的、非线性的等。

在一些实施例中，一个或多个非结构部件比如门、窗，运载工具本体的面板可以经由弧形件和节点结构附接至本体框架。非结构部件可以具有复杂形状。弧形件和节点结构可能需要在通过与部件装配来满足形状要求的同时为部件都提供结构支撑。在一些实施例中，弧形件可以设计成与边缘、刻面、接口或部件的任何可能的接触部分装配。

图2示出了金属挤出件(比如弧形件205)的示例，该金属挤出件具有满足精确的几何装配要求的形状。如窗结构的第一视图所示，弧形件205成形为具有遵循圆顶形的玻璃窗201的边缘的形状。玻璃窗201具有可变的复合曲线，其可以沿长度变化。窗玻璃201可以定形状为形成圆顶，该圆顶为运载工具的外部提供空气动力学表面。玻璃可能需要可由弧形件205提供的结构支撑。如示例中所示的弧形件具有至少在大致适配于玻璃窗的形状的经向尺寸上的形状。在一些实施例中，可以设计弧形件的边缘、表面、宽度、长度或任何其它几何尺寸，以便与其它部件的接触部分装配。

在一些实施例中，可以在弧形件与比如窗玻璃的非结构部件之间包括附加元件。在窗结构示例中，可以设置弹性体密封件203，以允许玻璃窗201与弧形件205之间的气密接合。弹性体密封件203可以进一步为振动和动态力以及表面之间的粘附提供柔顺性或减震性。在另一些示例中，弧形件可以构造为在有或没有附加元件的情况下直接接触或粘附到运载工具本体部件的一部分。

在一些实施例中，金属挤出件(比如弧形件)可以具有复合形状。如图2中的相同窗结构的下侧视图b所示，金属挤出件可包括沿长度具有细长表面(比如翼形特征)的结构，其可与运载工具的其它部件(比如玻璃窗201)配合。在该窗结构示例中，翼形特征可以具有通过密封元件203与玻璃窗201连接的接口。金属挤出件还可包括形成内部通路的细长腔，该内部通路可以具有各种横截面，比如图中所示的d形。例如，弧构件可以沿着长度扭曲并弯曲，以便遵循玻璃窗的圆顶形状。

图3示出了根据多个实施例的具有导管和翼形特征的弧构件的示例。弧构件310、320可以具有各种形状，以装配到运载工具结构中。弧构件的几何形状可以形成为与运载工具的一个或多个结构部件或非结构部件配合。例如，可以形成弧构件的内部形状和横截面接口，以便接收一个或多个节点构件，这些节点构件可以是或可以不是运载工具的主框架的一部分。弧构件的外部轮廓可以形成为与比如面板、门、窗等部件配合。此外，弧构件的一个或多个特征可以提供不必是结构上的附加功能。例如，弧构件可以形成有用于电气和/或流体通路的导管或内部过道。在另一情况中，弧构件可以形成有键锁特征，以提供弧形件和节点结构的唯一组装构造。

在一些实施例中，弧构件可以包括细长腔，该细长腔可以例如形成导管或内部过道，比如细长腔313、323。导管或过道特征可用于各种目的。例如，导管特征可以封装并保护电气配线线束，或者提供用于流体、燃料或空气的过道或存储隔室。流体过道的示例可以包括冷却剂、润滑、通风、空调和/或加热管道。电气配线可以用于向运载工具上的系统提供或传输电力和/或向电池提供电力以使运载工具发动机启动或运行。运载工具上的使用来自弧形件和节点结构的电力的系统可以包括导航、音频、视频显示、电动窗或电动座椅调节。运载工具内的电力分配可以通过弧形件和节点结构运行。电气系统的可能需要从电源到系统的电气路由的另一些示例可以包括音频系统、内部照明系统、外部照明系统、发动机点火部件、车载导航系统和控制系统。

每个管状弧形件可沿其长度包括一个或多个导管或过道。管状弧形件可以包括具有各种横截面的单个导管，该横截面不需要是封闭的形状，比如椭圆形状、圆形形状、d形形状和c形形状等。每个管状弧形件通过沿着长度包括一个或多个隔室而可以包括多个导管。每个管状弧形件可以构造为单独地或共同地提供电气过道、流体过道、空气过道。

除了如前所述的功能之外，弧形件的管状横截面可以提供结构支撑。可以提供弧形件的结构以稳定其连接的节点的几何位置。通过沿弧形件的长度增加强度和几何稳定性，弧形件的结构还提供物理强度和相互增强的承载能力。管状弧形件可以具有改善的抗弯曲和扭曲性。管状弧形件可以支撑在弧形件处施加的应力。管状弧形件可以支撑压缩、拉伸、扭转、剪切应力或这些应力类型的任何组合。应力的类型、方向和幅度可以是静态的并且取决于运载工具结构中的弧形件的位置。替代地，应力类型、方向和幅度可以是动态的并且是运载工具的移动的函数，例如弧形件上的应力可以随着运载工具所有的可变振动和加速度而改变。

如前面提及的，管状弧形件可以具有各种不同的横截面。管状弧形件可以具有内表面和外表面，该管状弧形件形成中空部分。该中空部分可沿管的整个长度或长度的一部分设置。用于管状弧形件的内径可以对应于连接管状弧形件的内表面。管状弧形件的外径可以对应于管状弧形件的外表面。连接弧形件可以具有两个端部。所述两个端部可以彼此相对。在替代实施例中，连接节点可以具有三个、四个、五个、六个或更多端部。弧形件的两个或更多端部可以具有或不具有相同的几何尺寸。在一些实施例中，弧形件的形状在具有不同端部的情况下可以是分化的(polarized)且不对称的。

如图3中所示，弧构件310、320还可以包括具有细长表面的结构，比如翼形特征311、321。翼形特征311、321可以是向弧构件的两侧突出的突出部，因此搭接细长腔313、323。翼形特征可以连接至细长腔313、323。

具体而言，细长腔313可包括纵向边缘331，该纵向边缘在细长腔的壁中限定开口333。该开口可沿着细长腔313的长度延伸。弧构件310可包括将纵向边缘连接至翼形特征311的支撑结构335。在各种实施例中，支撑结构可以构造成响应于弯曲的翼形特征311、细长腔313或两者而变形，使得支撑结构的变形减轻了由弯曲引起的弧构件410内的机械应力。

如图3中所示，翼形特征311、321可包括板。翼形特征不需要具有与弧构件的管状本体相同的厚度。翼形特征可以具有各种曲率或几何结构。例如，翼形特征可以是弧构件的基本平坦的顶部。翼形特征可以具有圆顶形或拱形形状。翼形特征不需要具有光滑的表面。在一些实施例中，翼形特征可以形成有附加特征，比如图中所示的台阶，以接收运载工具的其它部件。翼形特征不需要是对称的。例如，翼形特征的左侧和右侧可以具有不同的宽度、厚度、轮廓和/或曲率。在另一情况中，两侧可以具有相同的精细特征(例如，凹槽、台阶、通道等)，或者任一侧可以具有精细特征。在多个实施例中，翼形特征可以包括细长表面350、351，其用作运载工具的a表面。

在一些实施例中，翼形特征可以向其它部件提供接合功能。为此目的，翼形特征可以采用一形状，以便与其它部件的形状配合。翼形特征可以具有各种形状以符合任何复杂形状，比如图2中的圆顶形玻璃窗。成形的特征(例如，台阶)和翼形特征的尺寸可以基于部件的形状来确定。例如，台阶特征的尺寸可以设计成提供与另一部件的接口，使得台阶特征可以遵循接口部件的接触表面并且可以形成光滑的外表面。在另一情况中，翼形特征的顶部表面的尺寸可以设计成满足运载工具的外部形状要求，使得该翼形特征可以根据需要提供平滑过渡、平滑外部轮廓或尖角。

弧构件的翼形特征可以经由各种手段与其它部件连接。可以基于部件的材料、形状、联接强度和/或组装要求等来选择连接手段。在示例中，翼形特征可以经由机械固定手段连接至部件。可以使用固定件(比如螺钉、螺栓、螺母、铆钉、互锁件或夹具)。弧形件与配合部件之间的固定可以允许联接结构相对地彼此固定。一个或多个固定件可以是可移除的。一个或多个固定件可以允许或不允许联接部件之间的相对移动。固定件可以根据需要便于从弧构件拆卸一个或多个部件。例如，一个或多个固定件可以通过松开弧构件来允许一个或多个部件(例如，窗、面板、梁)可移除。

在另一些示例中，弧构件的翼形特征可以使用粘合剂、焊接或任何合适的结合技术结合到其它部件。可以基于部件的材料类型和结合接口处的弧构件来选择结合手段。待结合到弧构件上的部件可以由不同类型的材料的组合形成，比如复合材料(例如，碳纤维)、金属材料(例如铝、钛或不锈钢、黄铜、铜、铬钼钢、铁、其它金属材料或由其形成的合金)、聚合物材料(例如，塑料、橡胶)、玻璃或其组合。部件可以是刚性的或弹性的。使用的粘合剂/胶水可能在接口处形成物理或化学结合。可以选择结合技术以提供所需的结合强度。在一些实施例中，可以在没有附加粘合剂或胶水的情况下形成结合。例如，部件可以由能够在某些条件下(比如热、压力或催化等)结合到弧构件的材料构成。

可以提供一个或多个弧构件以与两个或更多节点连接，以形成弧形件和节点结构。图4示出了根据实施例的连接至金属挤出件(比如弧形件420)的节点410的示例。在一些实施例中，节点410可以是增材制造的或3d打印的节点。该节点可以是与图1中描述的节点103、107相同的节点。

在一些实施例中，节点410可以是多端口。在一些实施例中，节点可以是单端口。节点可以设计成适合由底盘设计规定的弧角。单个节点可以连接至不同的弧形件和管。节点可以预先成形所需的几何结构，以允许底盘的快速和低成本的组装。在一些实施例中，可以使用3d打印技术来预先成形节点。3d打印可以允许节点形成为可以适合不同框架构造的各种几何结构。3d打印可以允许节点基于包括节点的尺寸的计算机生成的设计文件来成形。

节点410可以支持各种类型的应力，如本文其它地方所述。节点可以由金属材料(例如铝、钛或不锈钢、黄铜、铜、铬钼钢或铁)、复合材料(例如碳纤维)或聚合物材料(例如塑料)制的单个整体件制成。可以设计节点的材料和结构以满足结构要求。节点可以是嵌入有传感器的智能节点。节点可以具有各种特征，比如定心特征和内部过道。

在一些实施例中，节点可以定形状为接收弧形件，并且一旦节点和弧形件配合在一起，它们就被固定成单个组件。例如，节点可以在一个接收器端口处胶合到弧形件的一个端部，并且在另一接收器端口处胶合到另一管或弧形件。该节点可包括一个或多个集成结构特征，这些集成结构特征构造为提供流体通路，该流体通路用于将粘合剂从粘合剂源输送到在节点与弧形件之间的连接点或空间。在一些情况下，粘合剂可通过粘合剂注入口同时被以正压力推入在节点与弧形件之间的空间中，并通过施加到该空间的负压源被拉入该空间。可加热节点，以促进粘合剂在一个或多个集成结构特征内的流动，从而减少循环时间并加速固化。

当使用粘合剂将一个或多个弧形件附接至节点时，它可减少运载工具的整体重量。然而，当由于碰撞或部件故障而需要更换运载工具的某个零件时，可能难以在不放弃整个结构的情况下仅更换某个零件或者单独移除该某个零件。使用其中节点部件借助于一个或多个固定件彼此附接的技术可以根据需要便于拆卸运载工具底盘。例如，一个或多个固定件可以通过松开节点部件来允许节点部件相对于彼此可移除。然后，可将需要更换的运载工具底盘部分换成可固定到现有运载工具底盘结构的新件。例如，当需要更换运载工具的某个零件时，可以容易地拆开对应的弧形件和节点，并且可以将新的替换零件固定(例如，螺栓连接、螺纹连接、铆接、夹紧、互锁)到原始结构。这可以提供广泛的灵活性，并且运载工具底盘的部分的范围可以从单件到运载工具的整个部段。例如，如果运载工具的一部段在撞击时起褶皱，则整个部段可以从运载工具底盘上拆卸下来并用未损坏的新部段替换。在一些情况下，运载工具的这种部段可以是功能结构，比如窗结构、顶盖结构、门结构、或结构模块(比如底盘模块、底盘子结构、底盘子组件或如本文所讨论的运载工具的任何其它部分)。新部段可以预先组装，然后在连接点处附接至运载工具底盘，或者可以在现有运载工具底盘和本体上零散地组装。这种灵活性还可以允许对运载工具容易地升级或修改。例如，如果新特征可能用于运载工具本体(例如，窗、顶盖面板等)，则可在将新特征安装在运载工具上时保留原始底盘的大部分。

节点可以具有可提供流体和电气过道的内部特征。节点的内部过道可以连接至弧形件的内部过道以形成网络。在一些实施例中，节点的形状可以设计成适合所连接的弧形件的几何尺寸，以便形成所连接的过道。

在一些实施例中，节点410可以包括类似于弧形件的翼形特征的挤出件特征411。挤出件特征可以设计成符合运载工具结构的形状要求。挤出件特征可以在几何上适合所连接的弧形件和其它部件。挤出件特征可以为键锁特征的配合部分提供独特的接口，如本文随后所述。挤出件特征的外表面可以与弧形件的翼形特征和所连接的其它部件一起形成光滑的外表面。

在如图4所示的示例中，节点410形成有连接特征401，该连接特征设计成与弧形件420配合。节点可以定形状为以特定姿势与配合弧形件连接。连接特征可以是配合插口，其设置用于插入并接收弧形件。在一些实施例中，节点可以形成连接的母侧，而配合弧形件形成公侧。在这种情况下，节点的内表面可以与弧形件端部的外表面配合。在另一些实施例中，节点可以形成公侧，并且配合弧形件可以形成母侧。在这种情况下，弧形件导管的端部的内表面可以与节点的连接特征的外表面配合。如图中所示，节点410包含d形的公连接器401。弧形件420包括d形的内部过道403，该内部过道精确地装配在公连接器的外表面上。配合节点和弧形件420在图中示出。

在一些实施例中，配合节点和弧形件的接口可以包括一个或多个接触表面和边缘。例如，配合接口可以包括节点的连接特征的外表面、弧形件导管的配合端部的内表面、以及弧形件的翼形特征和节点相遇的接口431。在一些实施例中，接口431不需要与弧形件的经向轴线正交。在一些实施例中，接口431不需要与节点的连接特征的端面平行。在一些实施例中，配合接口处的对应表面和/或边缘可以具有互补的形状或特征。粘合剂或合适的结合技术可以应用于配合节点和弧形件的接口。粘合剂或合适的结合技术可以应用于在配合节点和弧形件之间的侧壁。

在一些实施例中，节点和弧形件可以在单一取向上配合在一起。例如，节点的各向异性的d形连接特征和弧形件的对应的d形导管可以确保弧形件和节点结构的单一的配合取向。所成形的形状可以利用围绕弧形件的轴线的旋转运动来锁定节点和弧形件。应该指出的是，各种形状(比如三角形、矩形、椭圆形、分化的等)可以提供这种锁定功能。在另一些实施例中，当在所需节点和弧形件之间的相对运动类似于围绕弧形件轴线的旋转时，可以采用连接特征和导管的大致圆形形状。

在一些实施例中，弧形件和节点结构可以包括键锁特征，以提供结构的唯一组装。例如，节点410可以具有键锁配合表面，其与具有互补的键锁特征的连结弧形件420唯一地配合。唯一性配合可以应用于单一连结端部，使得仅弧形件的一个端部可以与节点的特定连接特征配合。唯一性配合可以应用于单组节点和弧形件，使得仅弧形件可以与配合节点配合但是不与其它节点装配。

唯一性的性质可任意地设计到一个结构中的或横跨多个结构中的每个单独的节点-弧形件接头中。每个节点连接特征及其配合弧形件端部可作为唯一对来匹配或键锁。在一些实施例中，唯一的匹配或键锁可以使每个连结在节点和弧形件结构内、节点和弧形件结构之间、或任何子组件和组件之间是唯一的。

键锁特征可以是机械实施的兼容。键锁特征可以具有消除在结构组装和制造期间的错误的可能性的有益效果。例如，如果结构部件(例如，节点和弧形件)装配在一起并成功匹配，则它不可能包含组装错误。在一些情况下，当多个零件和部件具有相似的形状和结构(例如，弧形件的类似端部、类似的弧形件、类似的节点等)时，所提供的发明的唯一性性质允许构建在节点和弧形件上的结构正确地组装一起。

唯一性性质或键锁性质可以用于定义通用标准，并提供兼容性的类别。类别和标准可以在一个产品内、一类产品内或一个工厂内定义。例如，节点和金属挤出件结构可以具有对一个产品、一类产品、一个产品的子组件、跨一类产品的子组件或来自一个工厂的所有产品而言唯一的键锁特征。

唯一性性质或键锁性质可以用于定义产品的模块性和零件的通用性。模块性或通用性可以由唯一性性质的水平来定义。例如，在运载工具水平上，具有相同键锁特征的零件可以是可互换的。唯一性性质或键锁性质可以用于打败伪造品。例如，由授权工厂制造的零件可以共享相同的键锁特征。唯一性性质或键锁性质可以用于防止在工厂组装和现场维护更换期间发生的错误。

键锁特征可以包括在节点与配合的金属挤出件之间的键锁接口处的各种性质。各种特征可以包括接口处的大小、形状、横截面角度或任何其它互补配对特征。

在一些实施例中，键锁特征可以包括节点的连接特征和金属挤出件配合端部的导管的独特的互补形状。例如，如前所述，在节点410连接特征401与金属挤出件420配合端部处的导管403之间的几何装配提供了键锁特征，使得节点410不能与其它金属挤出件装配。另外，金属挤出件的配合端部处的独特形状可确保仅金属挤出件的单一端部可装配到节点上的该端口中，以防止错误端部的组装。

键锁特征可以包括节点和配合的金属挤出件的接口处的任何特征。在一些实施例中，配合接口的相对于金属挤出件的挤出件轴线的角度可以设置为键锁特征。配合接口可以是成形的金属挤出件的端部切口表面和3d打印节点的对应端口接触的平面，比如图4中的接口431。

图5示出了根据本发明实施例的用作键锁特征的具有各种取向的端部切口平面的金属挤出件的示例。可以将金属挤出件修整至所需长度。端部切口平面可以被以各种角度或取向修整。例如，如情形a中所示的金属挤出件具有正交于金属挤出件的挤出件轴线的端部切口平面。如情形b中所示的金属挤出件可以具有围绕俯仰轴线503倾斜角度501的端部切口平面。如情形c中所示的金属挤出件可以具有围绕偏转轴线507倾斜角度505的端部切口平面。倾斜轴线503、505和倾斜度501、505一起限定了端部切口平面的取向。

端部切口平面可以在任何方向上或围绕任何轴线倾斜。相对于正交于挤出件轴线的平面的倾斜度可在宽范围内变化，比如从-85°到+85°。倾斜方向和程度的组合可以提供金属挤出件的唯一的键锁刻面，其仅能够与具有互补的键锁刻面的配合节点端口匹配。

在一些实施例中，键锁刻面可以是单一的刻面。在一些实施例中，键锁刻面可以包括两个或更多刻面。图6示出了根据实施例的具有各种键锁刻面的端部切口表面的示例。

在一些实施例中，金属挤出件可以通过挤出原料601形成。可以修整金属挤出件的一个或多个端部以形成端部切口平面。端部切口平面的不同角度和不同倾斜度可以提供唯一的键锁特征。例如，金属挤出件620可以具有以特定角度和取向修整的端部切口平面621，使得提供键锁刻面621。金属挤出件630可以具有以不同角度和取向修整的端部切口平面631，使得提供不同的键锁刻面631。金属挤出件640可以具有包括双刻面的端部切口刻面641，使得提供包括双刻面的键锁刻面。在一些实施例中，键锁刻面641可以通过应用于金属挤出件620和金属挤出件630的修整操作的组合形成。所得v形形状的尖头表示双配合刻面的脊线。双刻面可由跟随有第二切口631的第一切口621形成。可以执行任何数量的切削以产生任何数量的刻面，比如一个、两个、三个、四个、五个等刻面。切削取向可以是任何取向。相应地，切口刻面可以围绕一轴线围绕任何方向倾斜、倾翻、旋转。如图6中所示的示例示出了由垂直于纸张的两次切削形成的双刻面641。应该指出的是，切削不需要垂直于纸张平面。

键锁刻面可以通过一个或多个切削操作形成。所述一个或多个切削操作可以创建一个或多个切口刻面。多个切口刻面可以通过沿相同方向的切削操作形成，比如图6中形成的双刻面。多个切口刻面可以通过沿不同方向的切削操作形成，例如金字塔形表面。可以使用任何合适的加工工具来执行对金属挤出件的切削。节点的互补的键锁刻面可以通过3d打印或增材制造来形成。

在一些实施例中，配合的刻面的倾斜度或刻面数会影响节点和金属挤出件连接处的结合强度。倾斜的配合表面或多个刻面表面可以在配合的金属挤出件与节点之间提供增加的接触接口。在一些实施例中，增加的接触表面可以提供更大的结合强度。例如，节点与金属挤出件之间的接触面积可以相对于倾斜角度增加，并且可以相应地改善表面粘附和连结强度。类似地，配合表面的双刻面或多刻面也可以增加接触表面，从而改善金属挤出件和节点的连接端部处的结合强度。相应地，本发明提供了一种通过改变节点和配合的金属挤出件的配合表面来调节结合强度的方法。

金属挤出件和节点结构可以与其它结构集成以形成更高级别的结构。在示例中，更高级别的结构可以是运载工具的结构或子结构。构建于金属挤出件和节点结构上的更高级结构可以受益于金属挤出件和节点结构的灵活性和各种特性。可以允许基于金属挤出件和节点的结构满足难以用传统结构满足的形状和结构要求。

图7示出了构建在多个金属挤出件和节点结构上的结构700的示例。结构700可以是用于说明目的的抽象图形结构。结构700包含彼此连接的多个节点和金属挤出件结构。每个金属挤出件705可以连接两个或更多节点703。在一些情况下，一个节点可以与两个或更多金属挤出件连接。例如，节点703与三个金属挤出件连接。金属挤出件的几何结构和节点的位置一起形成结构700的整体形状。基于金属挤出件和节点的结构700可以具有各种拓扑结构。结构700被示出为圆形结构，然而，改变金属挤出件的几何结构、节点的位置、和/或基本节点和金属挤出件结构的构造可以引起结构的可变拓扑结构。

基于金属挤出件和节点的结构700是结构稳定的。在一些实施例中，基本弧形件和节点组件的稳固结构确保了稳定的更高级结构。图8示出了根据本发明实施例的在物理节点和弧形件830上实现的基本弧形件和节点组件810的示例。弧形件和节点组件可以是结构700中使用的构建块。金属挤出件和节点组件可以是与图1中描述的结构相同的弧形件和节点结构。在示例中，弧形件和节点组件810包括三个节点811、815、819和三个弧形件813、817、821。弧形件和节点组件810形成三角形形状。在一些实施例中，弧形件和节点组件的结构可以是平面或二维的，其中三个节点限定三角形的顶点。在这种情况下，所有节点和弧形件形成同一平面中的构造。替代地，弧形件和节点组件的结构可以是三维的。在这种情况下，弧形件可以具有与由三个节点限定的平面不共面的形状，比如弯曲出平面。

弧形件和节点结构由多个物理零件830实现，如图8所示。三个节点811、815、819可以对应于三个增材制造或3d打印的节点831、835、839。三个弧形件813、817、821可以对应于三个制备成形的弧形件833、837、841。三个节点通过三个弧形件连接以形成对应于结构810的三角形结构830。弧形件可以彼此不同或不可以彼此不同。弧形件可以具有不同的长度、曲率、形状、宽度或任何几何性质。在一些实施例中，弧形件可以具有唯一的键锁特征，每个弧形件可以以唯一的构造和位置组装。弧形件可以由或不可以由相同的材料制成。节点可以彼此不同或不可以彼此不同。节点在端口数、大小、形状、材料和任何结构性质方面可以是不同的。节点和弧形件可以具有键锁特征，使得这些弧形件和节点在结构内不可以是可互换的。在一些实施例中，弧形件和节点可以以唯一的构造组装，使得每个弧形件可以在预定取向上具有预定的配合节点。例如，弧形件833可以具有键锁特征，使得它可以在右端部仅与节点835连接并且在左端部仅与节点831连接。在另一情况中，弧形件833可以具有键锁特征，这些键锁特征允许其切换端部，使得弧形件的两个端部可以装配到节点831、835中。替代地，键锁特征可以允许一个或多个弧形件和/或节点可互换。例如，弧形件841和弧形件839可以是可互换的，使得它们可以切换位置。如前所述，节点可以是多端口。可以设计并制造该节点以接收图中未示出的附加的弧形件。节点的附加端口可以允许弧形件和节点结构830与其它框架结构(比如运载工具空间框架中的门梁或管)集成或组装。如前面提及的，弧形件和节点可以包括与其它结构部件或非结构部件(比如用于机械、燃料箱、电子设备、玻璃面板、梁、门和各种其它运载工具部件的支架)配合或联接的特征。

在一些实施例中，可以提供构建在弧形件和节点结构上的子组件。该子组件可以是三维结构。该子组件可以是结构上可靠且稳定的。弧形件和节点结构的所有性质和特性都可应用于所述子组件。

所述子组件可能对某些结构失效具有抵抗力。图9示出了根据实施例的基于弧形件和节点结构的示例性子组件。基于弧形件和节点的子组件可以包括任何数量的节点和任何数量的弧形件。该子组件可以具有任何拓扑结构和构造。例如，如图9的情形a所示，子组件910包括由六个弧形件连接的四个节点。在该示例中，子组件可以基于图8中描述的弧形件和节点结构形成。由弧形件916、918、920和节点911、913、915构成的三角形结构可以对应于图8中的弧形件和节点结构810。第四节点917可以位于由三个节点911、913、915限定的平面之外。四个节点连同六个弧形件成三维金字塔拓扑结构。

在一些实施例中，三维结构910将机械冗余添加到基本的弧形件和节点结构。例如，如果任何一个节点或弧形件弱化或失效，则剩余的三个节点连同剩余的弧形件仍然连接以提供结构功能和各种功能。例如，如果节点911弱化，则剩余的节点917、913、915和弧形件914、916、922仍然连接，因此用作正常的节点和弧形件结构。

在一些实施例中，可以通过增加冗余来改善结构的鲁棒性。可以使用两个或更多弧形件来连接两个节点。例如，除了弧形件912之外，可以使用两个或更多弧形件来连接节点911和917。这样，如果在节点911和917之间的连接弧形件中的任一个或多个失效，则该结构仍然可以连接且是可靠的。

三维子组件由制备成形的弧形件和增材制造的节点实施，如图9的情形b中所示。如图所示，每个节点包括与弧形件连接的至少三个端口。节点931、937、933、935可以分别对应于节点911、917、913、915。弧形件932、934、942、936、938、940可以分别对应于弧形件912、914、922、916、918、920。弧形件可以彼此不同或不可以彼此不同。子组件930内的弧形件可以具有不同的长度、曲率、形状、宽度或任何几何性质。在一些实施例中，弧形件可以具有唯一的键锁特征，使得每个弧形件可以以唯一的构造和位置组装在一起。弧形件可以由或不可以由相同的材料制成。节点可以彼此不同或不可以彼此不同。节点在端口数、大小、形状、材料和任何结构性质方面可以是不同的。节点和弧形件可以具有键锁特征，使得这些弧形件和节点在子组件内不可以互换。在一些实施例中，弧形件和节点可以以唯一的构造组装，使得每个弧形件可以在预定取向上具有预定的配合节点。例如，弧形件932可以具有键锁特征，使得它在右端部仅可与节点937连接并且在左端部仅可与节点935连接。在另一情况中，弧形件932可以具有键锁特征，这些键锁特征允许其切换端部，使得弧形件的两个端部可以装配到节点935、937中。替代地，键锁特征可以允许一个或多个弧形件和/或节点可互换。例如，弧形件934和弧形件942可以是可互换的，使得它们可以切换位置。如前所述，节点可以是多端口。可以设计并制造该节点以接收图中未示出的附加的弧形件。节点的附加端口可以允许弧形件和节点结构930与其它框架结构(比如运载工具空间框架中的梁或管)集成或组装。如前面提及的，弧形件和节点可以包括与其它结构部件或非结构部件(比如用于机械、燃料箱、电子设备、玻璃面板、门梁、门和各种其它运载工具部件的支架)配合或联接的特征。子组件可以设计成为各种部件提供结构支撑以及符合与其联接的部件的形状。

在一些实施例中，每个单独节点、弧形件以及弧形件和节点结构的设计可以由设计者和/或使用者基于人们对运载工具的设计/性能需求来确定/定义。可以考虑各种因素，比如功能性、空气动力学、造型和可制造性等。在一些实施例中，可以考虑制造工艺(例如，单个阶段、单个步骤、制造过程中使用的工具类型/设备/机器)来设计单个弧构件。替代地或组合地，可以基于组装的各种考虑来设计单独的弧构件。例如，某些节点、连接器和/或面板可以组装在一起，以形成某个底盘模块、在组装地点的功能结构。

可以制备或形成弧构件。任何制造技术都可以用于连接器，包括但不限于挤出、弯曲、切削、冲压、轧制、锻造、牵拉、模制、cnc加工、3d打印、编结、合成、光刻、焊接、铣削、挤出、模制、铸造或任何其它技术或其组合。在一些实施例中，弧构件的制造工艺可以包括挤出、弯曲、扭曲、切削等。

在一些实施例中，弧形件可以由初始原料片形成并定形状为设计结构。在一些情况下，初始原料可以形成为棱柱形的和线性的弧形件，然后弯曲和/或扭曲以满足如本文其它地方所述的各种形状要求。在一些实施例中，棱柱形的或线性的弧形件可以通过线性挤出工艺制造，并且各种弯曲和扭曲可以通过变形工艺(比如弯管(tubeandpipebending)工艺)来执行。

图10示出了根据实施例的示例性的线性的挤出弧形件1001和具有螺旋扭曲1011的金属挤出件。弧形件1001可以由棱柱形的线性挤出工艺形成。在一些实施例中，棱柱形线性弧形件1001可以具有恒定的横截面。棱柱形线性弧形件的形状可以在挤出工艺期间形成。棱柱形线性弧形件1001可以进一步弯曲和/或扭曲，以形成所需形状。

挤出制造可以是本领域技术人员公知的。挤出可以在任何合适的温度下进行，比如热挤出(hotextrusion)、温挤出(warmextrusion)或冷挤出。在该工艺期间，原料可以加热或不加热。可以将挤出模具的形状设计成形成具有所需横截面的弧形件。

原料材料可以包括但不限于塑料、聚合物、金属、复合材料或金属合金。弧形件可以由碳纤维材料或任何其它可用的复合材料形成。复合材料的示例可以包括高模量碳纤维复合材料、高强度碳纤维复合材料、平纹编织碳纤维复合材料、缎纹编织碳复合材料、低模量碳纤维复合材料或低强度碳纤维复合材料。弧形件可以由金属或金属合金(比如铝、黄铜、铜、铅和锡、镁、锌、钢、钛等)形成。

线性挤出后的弧形件1001可以具有复杂的横截面。例如，线性的弧形件1001可包括具有翼形特征的平坦顶部和圆形的管线通道。线性挤出之后形成的线性的弧形件可以包括各种形状的翼形特征。翼形特征可以是也可以不是平坦的。翼形特征可以形成有比如台阶、凹槽、管道、狭槽等的精细特征。在线性挤出之后形成的通道可以修整或不修整成具有直通中空形状。中空部分可以沿弧形件的整个长度或长度的一部分设置。在线性挤出之后形成的棱柱形线性弧形件的横截面在进一步的变形工艺期间可能不会改变。

在一些实施例中，可以执行变形操作以致使棱柱形线性弧形件弯曲和扭曲。金属挤出件可以包括单个或多个弯曲和/或扭曲，以形成所需形状。如图10中所示，棱柱形线性弧形件可以沿其长度具有螺旋扭曲1011。这种螺旋扭曲可以通过扭管(pipeandtubetwisting)制造工艺形成。在螺旋扭曲过程之后，弧形件的横截面可以不变地沿着弧形件的长度保持恒定的面积，然而，取向角可以改变。例如，弧形件1001可以顺时针方向扭曲，以具有螺旋扭曲形状1011。扭曲可以在任何方向上具有任何扭曲率/角度。例如，扭曲可以在逆时针方向上具有不同的扭曲率。在一些情况下，螺旋扭曲率沿长度具有恒定的变化率。在另一些情况下，螺旋扭曲率沿长度是可变的。

成形的棱柱形线性弧形件可以进一步变形，以满足形状和结构要求。在一些实施例中，所述变形可以包括在任何取向上将棱柱形线性弧形件弯曲和/或扭曲到任何程度。弯曲和扭曲的各种组合可以允许弧形件成形为设计形状。弯曲和扭曲的各种组合还可以引起如本文其它地方所述的键锁特征。在一些实施例中，制造工艺比如弯管(tubeandpipebending)可以包括在弧成形工艺中。

图11示出了根据实施例的示例性弧形件成形设备1100。在一些实施例中，弧形件成形设备可以包括弯管(tubeandpipebending)机。棱柱形线性弧形件可使用折弯机变形，以产生各种单个或多个弯曲和/或扭曲，以将工件定形状为期望的形式。弯曲过程可以是按压弯曲、旋转牵拉弯曲、自由弯曲、三辊推弯等。变形过程可以涉及或不涉及热感应。制造过程可以是本领域技术人员公知的标准自动化机械。

在一些实施例中，具有各种横截面的棱柱形线性弧形件可弯曲并扭曲。如前面描述的，横截面可以是通过挤出过程形成的复杂形状。在如图11中所示的示例中，可以引导工件1103行进通过基底模具1107和弯曲模具1109。工件1103可以是挤出成形的棱柱形线性弧形件。工件可以是直的坯料。工件可以是具有各种横截面形状的中空管。可以通过任何合适的驱动机构1101使工件1103移动通过基底模具和弯曲模具。例如，驱动机构可以是将工件推向模具的机械力或通过该过程牵拉工件的驱动力。

在一些实施例中，可能需要定制工具，比如模具和心轴1105的设计，以便适合线性弧形件的挤出形状。模具和心轴的形状和几何结构可以设计成与挤出弧形件的形状、大小和几何结构相匹配。例如，包括d形导管的金属挤出件可能需要匹配的d形心轴。心轴1105可以在弧形件被弯曲的同时插入该弧形件中，以给予额外的支撑，从而减少过程期间弧形件的起皱和断裂。心轴可以插入弧形件的导管或弧形件的中空部分中。心轴的形状可以设计成能够装配到弧形件的中空部分中。心轴可以是单件或多件。

工件1101可在多个方向和角度上弯曲并扭曲。例如，单个弯曲可能导致弧形件形成范围为1至90度的弯管形状。弯曲和扭曲可以包括二维弯曲和三维弯曲，使得成形的弧形件可以具有二维形状或三维形状。在一些实施例中，弯头1111可以用于改变工件的弯曲角度、取向或方向。弯头1111相对于工件的挤出轴线可具有各种取向。当工件移动通过弯头时，该弯头的取向引导弯曲方向。例如，当工件行进通过弯头时，它可沿顺时针或逆时针方向弯曲并扭曲，向上、向下、向左或向右或以方向的任何组合传送。弯头1111可以被致动以在工件移动时使取向变化，使得可以形成任何所需的弯曲或扭曲。弯头1111的取向可以手动地或自动地调节。弯头1111可以被编程为在任何方向上以任何程度旋转和移动，以将工件改变成所需形状。在一些实施例中，取向和改变率可以确定弯曲和扭曲的方向和程度。在一些实施例中，可以通过穿过一个弯头来形成弧形件。替代地，可以通过穿过多个弯头来形成弧形件。

图12示出了根据实施例的关于弯曲和扭曲过程的更多示例。成形的弧形件1200形成有单个弯曲部1203。在一些实施例中，弧形件可包括多个弯曲部。在一些实施例中，可以精确地控制工件1201的尺寸。例如，可精确地控制弯曲的位置、弯曲的程度和弯曲的取向。在一些实施例中，可以沿着弧形件的长度重复弯曲和扭曲。弯曲和扭曲可以叠加。在一些实施例中，弯曲和扭曲可以通过单个过程来执行。在一些实施例中，弯曲和扭曲可以同时执行。替代地，弯曲和扭曲可以以连续方式发生。

在一些实施例中，心轴可以用于弯曲和扭曲过程。心轴可以用于在工件通过弯曲过程驱动时为工件提供支撑，以减少工件的起皱和断裂。心轴可以插入弧形件的导管或弧形件的中空部分中。心轴1207可以在弯曲过程1210之前插入挤出成形的弧形件1205中。可以将心轴暂时插入弧形件中并在该过程之后将其移除。

心轴的形状可以设计成能够装配到弧形件的中空部分中。心轴可以是单件或多件。心轴的半径几何结构可以设计成使得它可以装配到挤出弧形件的通道中。在一些实施例中，心轴可以设计成装配在翼形特征与通道的外表面之间的中空部分中，以提供额外的支撑。

心轴1211可用于在弯曲过程1220期间引导弧形件。在一些实施例中，心轴1211可以包括凸鼻特征1213，以在弯曲改变处提供额外的支撑和引导。凸鼻特征1213可以通过符合弯曲区的曲率来确保工件的横截面在改变区中保持不变。心轴的使用可以防止弧形件壁的塌缩、皱折和折皱椭圆化以及应力期间的其它缺陷。

在一些实施例中，弧构件可以包括翼形特征。翼形特征可以通过挤出和弯曲过程形成。在一些实施例中，在如图10所述的线性挤出以及如图11所述的沿着弧构件的长度的弯曲和扭曲之后形成的翼形特征可以进一步变形以改变弧构件的横截面形状。图13示出了根据实施例的示例性弯曲的翼形特征。

在通过挤出形成棱柱形线性弧形件之后，可以使翼形特征弯曲。例如，翼形特征1301可以向下、向上、对称、非对称地弯曲以形成所需形状。翼形特征可以弯曲以改变弧构件的横截面形状。改变的横截面沿长度可以是恒定的。该横截面可以是沿长度可变的。例如，翼形特征可以在一个端部1301处弯曲一程度，而在另一端部1305处保持平坦顶部(未改变)。将翼形特征弯曲成各种形状的灵活性可以提供如本文其它地方所述的唯一的键锁特征。例如，具有不同弯曲形状的两个端部可以用于防止组装期间的错误。

图14a-b示出了示例性动态模具1400，其可使金属挤出件的不同部分沿不同方向变形。动态模具1400可包括第一模具部件1401、第二模具部件1403、第三模具部件1405、第四模具部件1407、第五模具部件1409和第六模具部件1411。模具部件可以是例如实心金属部件(例如，板、块)、辊、机械压力机等。模具部件可构造为附接至致动器(未示出)并且彼此独立地移动。这样，例如，动态模具1400的不同模具部件可使金属挤出件的不同部分沿不同方向变形。

图14a-b还示出了动态模具1400可接收金属挤出件1413。金属挤出件1413可包括连接至第二结构1417的第一结构1415。图14a示出了在金属挤出件是坯件时的金属挤出件1413，即，在通过动态模具1400变形之前的结构。在该示例中，金属挤出件可以是将变形为图3的弧构件320的坯件。因此，第一结构1415可以是细长腔(如细长腔323)，并且第二结构1417可以具有细长表面的结构(如翼形特征321)。第二结构1417可包括第一部分1419和第二部分1421。第一和第二部分可例如对应于第二结构1417的翼形特征的单独的翼。

如图14a中可见，模具部件的构造限定了模具横截面，该模具横截面符合金属挤出件1413在变形之前(即，当金属挤出件是坯件时)的横截面。

金属挤出件1413可移动通过动态模具1400(例如，如图14a-b中观察的向页面内移动)，同时模具部件移动以使金属挤出件的各个部分变形。图14b示出了动态模具1400的示例移动。具体地，第一和第五模具部件1401和1409可不同地旋转(例如，一个沿顺时针方向，而另一个沿逆时针方向)，使得第一和第二部分1419和1421朝向第一结构1415向下弯曲。当第二结构弯曲时，第二和第四模具部件1403和1407可旋转并平移以符合第二结构1417的曲线，并且第三模具部件1405也可平移以符合曲线。第六模具部件1411的位置可相对于其它模具部件保持固定。这样，例如，动态模具1400可使金属挤出件1413的不同部分沿不同方向变形，从而形成弯曲的细长表面1423。

如图14b中可见，模具部件的构造限定了模具横截面，该模具横截面符合金属挤出件1413在变形操作之后的横截面。在变形操作之前的模具横截面的形状(即，图14a中所示)不同于在变形操作之后的模具横截面(即，图14b中所示)。

在示例中，动态模具1400的模具部件可大致布置在同一平面(即，绘图页面的平面)中。在这种情况下，动态模具1400可用基底模具(比如图11的基底模具1107)实现，以便例如将金属挤出件1413弯曲成弧构件320的弧形状。在这方面，动态模具1400可实施为弧形件成形设备1100中的弯曲模具1109。这样，例如动态模具1400可使坯件金属挤出件变形成弧构件320。

图15示出了示例性的分层动态模具1500。分层动态模具1500可包括布置在不同层中的模具部件，比如第一模具层1501、第二模具层1503、第三模具层1505等，使得模具层重叠。这样，例如，可以实现分层动态模具1500以创建比如图3的弧构件320的结构，而不需要比如图11的基底模具1107的基底模具来形成弧形件。

图16a-f示出了分层动态模具比如动态模具1500的示例性层。在图16a-f的示例中，分层动态模具可以与图14a-b的动态模具1400相同的方式使坯件金属挤出件变形，从图16a-f的图示将会理解。

图16a示出了第一层1601，其是在动态模具的变形操作期间坯件穿过的第一层。在这种情况下，第一层1601可包括成形为分层动态模具1600的第一模具1602的单个金属板。第一模具1602可符合金属挤出件1605的下表面1603。第一模具1602可构造为连接至致动器(未示出)，该致动器可在平移方向1607和旋转方向1609上移动第一模具。平移方向1607和旋转方向1609上的移动可与分层动态模具1500的其它层的移动无关。在这点上，虽然图15示出了彼此邻接的层，但是连续层中的模具可布置成其间具有空间，以允许模具在连续层中的独立的旋转移动。

图16b示出了第二层1611，其包括可支撑第二模具1615的基底1613。第二模具1615可符合金属挤出件1605的第一部分1617。第二模具1615可包括围绕金属挤出件1605的剩余部分的开放空间。第二模具1615可包括围绕第二模具的周缘的齿1619。丝杠1621可啮合齿1619，并且丝杠可连接至电机1623，该电机可转动丝杠并且由此可旋转第二模具1615以实现第一部分1617的弯曲变形。

类似地，图16c示出了第三层1625，其包括可支撑第三模具1629的基底1627。第三模具1629可符合金属挤出件1605的第二部分1631。第三模具1629可包括围绕金属挤出件1605的剩余部分的开放空间。第三模具1629可包括围绕第三模具的周缘的齿1633。丝杠1635可啮合齿1633，并且丝杠可连接至电机1637，该电机可转动丝杠并且由此可旋转第三模具1629以实现第二部分1631的弯曲变形。

图16d示出了第四层1639，其包括支撑第四模具1641的基底1640。第四模具1641可连接至致动器1643，该致动器可使第四模具沿平移方向上下移动，以符合金属挤出件1605的顶部表面。

图16e示出了第五层1645，其包括支撑第五模具1649的基底1647。第五模具1649可连接至致动器1651，该致动器可沿平移和旋转方向移动第五模具，以符合金属挤出件1605的顶部表面的另一部分。

同样地，图16f示出了第六层1653，其包括支撑第六模具1657的基底1555。第六模具1657可连接至致动器1659，该致动器可沿平移和旋转方向移动第六模具，以符合金属挤出件1605的顶部表面的另一部分。

移动分层动态模具1500的各种模具的各种电机、致动器等的移动可彼此独立地执行。这样，例如，金属挤出件1605的不同部分可沿不同方向变形。

在图16a-f的示例中，每个模具层仅包括单个模具。图17示出了分层动态模具的示例性层的另一构造，其中多个模具包括在单个层中。

图17示出了包括多个模具的示例性模具层1700。在各个实施例中，模具层1700可代替在图16a-f的前述示例中的第二和第三模具层1611和1625。模具层1700可包括支撑左模具1703和右模具1705的基底1701，所述左模具和右模具都可包括齿1707。左丝杠1709和左电机1711可啮合左模具1703的齿1707以旋转左模具，并且右丝杠1713和右电机1715可啮合右模具1705的齿以旋转右模具。在该示例中，因为模具小于前述示例中的对应模具，所以可在单个层中布置多个模具。此外，注意到由于模具的较小的尺寸，左模具1703和右模具1705的旋转中心1717可更容易地调节。

图18是示出使金属挤出件沿不同方向变形的示例性方法的流程图。可将金属挤出件接收到模具、比如以上描述的动态模具中(1801)。金属挤出件可类似于以上在图3、5、10和13的示例中描述的那些金属挤出件。换言之，金属挤出件可包括第一结构和第二结构并且可具有一长度。第一结构可包括沿金属挤出件的长度的细长腔。第二结构可包括沿金属挤出件的长度的细长表面。细长表面可远离第一结构布置并与第一结构的至少一部分重叠，并且第一和第二结构可沿着金属挤出件的长度连接。

第一结构可沿第一方向变形(1802)。例如，基底模具可与动态模具(比如图14a-b的动态模具1400)结合使用，使第一结构变形为弧形件，或者分层动态模具1500可用于使第一结构变形为弧形件。第二结构可沿不同于第一方向的第二方向变形(1803)。在图14a-b中，例如，第一和第五模具部件1401和1409可分别使金属挤出件1413的第一和第二部分1419和1421变形。在图16a-f中，例如，第二和第三模具1615和1629可分别使金属挤出件1605的第一和第二部分1617和1631变形。

弧形件和节点可用于运载工具结构，比如运载工具底盘。运载工具底盘可用于任何类型的运载工具，包括但不限于航空运载工具、横穿水体的运载工具、陆地运载工具或任何其它合适类型的运载工具。运载工具可以包括基于弧形件和节点的结构。在一些实施例中，基于弧形件和节点的结构可以用于为比如本体面板的非结构部件提供支撑。本体面板的变型和形状可以由非结构因素确定，这些非结构因素包括空气动力学、造型、可见性、安全性和各种其它因素。可以提供本发明以允许运载工具的设计和制造满足可能相互冲突或可能不相互冲突的多个要求。

基于弧形件和节点的结构可以提供对非结构部件的结构支撑以及配合接口。在一些实施例中，非结构部件可以具有需要基于弧形件和节点的结构的支撑的形状、外表面、拓扑形状或构造且包括配合形状。在一些实施例中，基于弧形件和节点的结构可以提供任何所需的形状以满足形状要求，比如在运载工具的外表面上的平滑过渡。

非结构部件可以包括但不限于玻璃窗、门、门梁、本体面板和本文其它地方所述的各种部件。图19示出了根据实施例的基于弧形件和节点的顶板结构的示例。

在示例中，顶板结构可以包括多个节点1901、1903和多个弧形件1905、1907、1909。弧形件和节点结构可以被提供以与比如顶板面板(未示出)等非结构部件接合，以形成顶板结构。节点1915可以包括d形通道和连接特征1911、1913，以便以唯一的构造与对应的弧形件1907、1905配合。示例中示出的节点位于角部处。节点和弧形件可以连接，以形成框架，以接收如本文随后所述的面板或玻璃顶板。节点和弧形件的外部形状可以形成平滑表面，以与运载工具的其它部件配合。节点和弧形件结构可以是与本文其它地方所述相同的节点和弧形件结构。

图20示出了根据实施例的连接至面板的金属挤出件和节点结构的示例。节点2003和弧形件2007可以对应于图19中的节点1903和弧形件1909。连接的节点和弧形件结构可以构造为连接至两个面板2001、2011。面板可以具有弯曲表面。在顶板结构示例中，面板可以由玻璃、金属片或其它不透明材料制成。在一些实施例中，粘合剂可以用在面板和弧翼形特征2009、2005之间的接触接口处。在一些实施例中，粘合剂也可用于面板与节点挤出件特征之间，比如图4中描述的挤出件特征。粘合剂可以应用于弧形件和节点结构与面板之间的任何接触接口。如本文其它地方所述，可以使用任何联接手段将弧形件和节点结构连接至面板。弧构件的两侧可以连接至多个面板。替代地，弧构件的任一侧可以连接至一个面板。在另一些实施例中，弧形件可以不通过翼形特征(比如图20中的弧形件2013)对面板提供支撑。在这种情况下，粘合剂可以应用在弧形件2013的顶部和顶置玻璃顶板2015之间。

在顶板结构示例中，弯曲的面板2015可以是集成到基于弧形件和节点的结构中的玻璃顶板。弧形件和节点结构2019、2017、2013、2003、2007可以对应于图19中描述的结构。可以将弧形件和节点结构设计并制造成与玻璃顶板2015一起形成连续的光滑表面。成形的顶板结构的外表面可以提供空气动力学和造型优点。成形的顶板结构的外表面可以由来自玻璃顶部2015的刻面、弧形件2017、2007的翼形特征的顶部表面以及节点2019、2003的挤出件特征来构型。

弧形件和节点结构可以包括在运载工具底盘中。运载工具底盘可以支撑运载工具的各种部件以及动态和静态负载。在一些实施例中，负载可以包括例如运载工具加上乘客和货物的重量、在凹凸不平的路面上行驶引起的竖直的、扭转的、扭曲的力、由道路状况引起的横向侧向力、侧风、通过转动的转向、来自发动机和变速器的推进扭矩、来自起动和加速的纵向拉力、来自制动的压缩、来自碰撞的突然冲击等。运载工具底盘可以为各种目的比如空气动力学效率、屏蔽噪声和振动、造型和外观、可见性和安全性等提供对部件的支撑。本发明提供了一种基于金属挤出件和节点的结构，其允许在如前所述的各种因素的需求之间最佳权衡。

图21示出了根据实施例的基于节点和弧形件结构的示例性运载工具2100。可以包括多个弧形件和节点结构并且将其编织到运载工具的设计中，以形成底盘和本体。运载工具底盘可以包括通过节点(又名接头)连接的连接管和弧形件。运载工具结构可以是框架。运载工具结构可以是本体。框架和本体可以是三维的。弧形件和节点结构可以在多个级别集成到运载工具结构中。例如，基于弧形件和节点的结构可以在集成到运载工具结构中之前被预组装为子组件。在一些情况下包括弧形件和节点结构，以将一个或多个本体面板连接至运载工具框架。

运载工具底盘可以形成运载工具的框架。运载工具底盘可以提供用于放置运载工具的本体面板的结构，其中本体面板可以是门板、顶板面板、地面面板或形成运载工具封闭件的任何其它面板。此外，底盘可以是用于车轮、传动系、发动机缸体、电气部件、加热和冷却系统、座椅或存储空间的结构支撑。运载工具可以是能够携带至少约1或更多、2或更多、3或更多、4或更多、5或更多、6或更多、7或更多、8或更多，10或更多、20或更多、30或更多乘客的载客运载工具。运载工具的示例可以包括但不限于轿车、卡车、公共汽车、货车、小型货车、小型客车、rv、拖车、拖拉机、推车、汽车、火车或摩托车、船、航天器或飞机(例如，有翼航空器、旋翼飞行器、滑翔机、轻于空气的飞行器)。运载工具可以是陆基运载工具、航空运载工具、水基运载工具或天基运载工具。任何类型的运载工具或运载工具底盘的本文任何描述可以用于任何其它类型的运载工具或运载工具底盘。运载工具底盘可以提供与运载工具类型的形状因子匹配的形状因子。根据运载工具的类型，运载工具底盘可以具有不同的构造。运载工具底盘可能具有不同的复杂程度。在一些情况下，可以提供三维空间框架，其可以为运载工具提供外框架。外框架可以构造为接收本体面板，以形成三维封闭件。可选地，可以提供内部支撑件或部件。内部支撑件或部件可通过连接至空间框架的一个或多个接头构件或弧构件而连接至空间框架。可以提供多端口节点、弧形件和连接管的不同布局，以适应不同的运载工具底盘构造。在一些情况下，可设置一组节点以形成单个唯一的底盘设计。替代地，该组节点的至少一个子集可用于形成多个底盘设计。在一些情况下，一组节点中的节点的至少一个子集可组装成第一底盘设计，然后被拆卸并重新使用以形成第二底盘设计。第一底盘设计和第二底盘设计可相同，或它们也可不同。节点可能能够在二维或三维平面中支撑管和弧形件。连接至多叉节点的管和弧形件可以以三维方式提供，并且可以横跨三个正交轴。在替代实施例中，一些节点可以连接可以共享二维平面的管和弧形件。在一些情况下，接头构件可构造为连接两个或更多管，其中两个或更多管中的每个管都具有沿不同平面的纵向轴线。不同的平面可以是交叉平面。在一些实施例中，单个接头构件可构造为使用单独的端口连接管和弧形件。

图22示出了根据实施例的在运载工具中使用的基于弧形件和节点的结构的示例。图22中的运载工具可以对应于图21中的运载工具。在情形a中示出了运载工具的剖视图的左半部分。窗玻璃2201安装在门板2205的顶上。金属挤出件2203连接至门板2205，以提供支撑。弧形件2203可以在远侧端部处与两个节点(未示出)连接，使得弧形件可以是运载工具框架的一部分。弧形件2203具有与门板2205的外表面配合的弯曲轮廓，使得可以提供平滑的角部。弧形件2207设置在门板2205与台阶面板2213之间。弧形件2207连接以一定角度布置的两个面板，同时在外表面上提供平滑过渡。弧形件2207的轮廓大致是凹形的，而用于连接台阶面板2209和摇板2217的弧形件2211大致是凸形的。弧形件2211、2207一起可以为台阶面板2209提供结构支撑，使得台阶面板能够支撑站立的人的重量。弧形件2215用于为摇板2213和滑板2217提供支撑。在情形b中提供了相同结构的透视图。如前所述，可以使用各种连接手段将弧形件连接至面板。可以基于部件的材料、形状、所需联接强度和/或组装要求等来选择连接手段。在一些实施例中，不同的连接手段可以用于相同的弧构件。例如，弧形件2215可以具有配合表面，比如翼形特征的需固定至摇板2213的一侧。机械固定手段的示例可以包括但不限于螺钉、螺栓、螺母、铆钉、互锁件或夹具。同时，弧形件2215的翼形特征的另一侧可以使用粘合剂连接至滑板2217。

在一些实施例中，运载工具的某些零件/部段可以使用固定技术附接，而其它零件使用粘合剂附接。替代地或附加地，节点和弧形件可以使用粘合剂在某些部段内附接，而固定技术用于中间部段连接。例如，在可更换部段(例如，褶皱区)内，节点和弧形件可以使用粘合剂附接在一起，而可更换部段可以使用固定技术附接至运载工具的其它部分，使得当可更换零件在碰撞中损坏时，它可以很容易地被新的零件更换。金属挤出件可以具有胶合到整体的单件节点的一个端部，而另一端部胶合到另一节点或节点部件，这可以允许具有另一节点部件的螺栓连接部段。节点可以在一个接收器端口处胶合到金属挤出件，并且在另一接收器端口处胶合到另一管，并且可以由或可以不由可以固定在一起的多个节点部件形成。

当使用粘合剂将一个或多个弧形件附接至面板时，它可减少运载工具的整体重量。然而，当由于碰撞或部件故障而需要更换运载工具的某个零件时，可能难以仅在不放弃整个结构的情况下更换该某个零件，或者单独移除该某个零件。使用其中弧形件借助于一个或多个固定件附接至面板的技术可以根据需要便于拆卸运载工具底盘。例如，一个或多个固定件可以通过解开弧形件来允许这些弧形件相对彼此可移除。然后可将需要更换的运载工具本体部分换成可固定到现有运载工具结构的新件。例如，当需要更换运载工具的某个部分时，可以容易地拆开对应的弧形件和节点，并且可以将新的替换零件固定(例如，螺栓连接、螺纹连接、铆接、夹紧、互锁)到原始结构。这可以提供广泛的灵活性，并且运载工具底盘的部分范围可以从单件到运载工具的整个部分。例如，如果运载工具的一部段在撞击时起褶皱，则整个部段可以从运载工具底盘上拆卸下来并用未损坏的新部段替换。在一些情况下，运载工具的以下部段可以是非结构的，比如窗结构、顶板结构、门结构、或结构模块(比如底盘模块、底盘子结构、底盘子组件或如本文所讨论的运载工具的任何其它部分)。新部段可以预先组装，然后在连接点处附接至运载工具本体，或者可以在现有运载工具底盘和本体上逐个地组装。这种灵活性还可以允许对运载工具容易地升级或修改。

提供之前的描述是为了使任何本领域技术人员能够实施本文描述的各个方面。贯穿本公开给出的对这些示例性实施例的各种修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，权利要求书并不旨在限于贯穿本公开给出的示例性实施例，而是要符合与语言权利要求一致的全部范围。贯穿本公开所描述的示例性实施例的元件的对于本领域的普通技术人员而言是已知的或后来将是已知的所有结构和功能等同方案均旨在被权利要求书所包含。另外，本文公开的任何内容都不旨在贡献给公众，不管这种公开是否在权利要求书中明确记载。权利要求元件不得根据35u.s.c.§112(f)的规定或可适用权限中的类似法律来解释，除非元件使用短语“用于...的器件“明确记载，或者在方法权利要求的情况下，元件使用短语“用于...的步骤“记载。